基于随机抽样一致性-网格搜索方法反演断层面倾角

采用小地震的丛集性活动资料定量地研究地下断层的三维几何信息对地震危险性评估具有至关重要的意义。若所使用的资料存在高比率的离群值,将会使断层几何参数的估值产生较大偏差。为了提高断层几何参数估值的稳健性,本文将随机抽样一致性（RANSAC）与网格搜索（GS）相结合,给出了随机抽样一致性-网格搜索（RANSAC-GS）估算方法。在数值模拟试验中,对模拟观测值加入1%,5%,10%和20%的离群值,分别采用GS和RANSAC-GS两种方法估算了断层面倾角,并从反演参数的残差、反演模型计算值与观测值的密合度、目标函数及相关度等方面证明了RANSAC-GS方法即使在高比率离群值的情况下,依然能够给出稳健的参数估值。最后,利用2008年1月至2012年12月鄂尔多斯地区小震重定位结果,以震源点到断层面距离最小为准则,采用RANSAC-GS方法反演获得太谷断裂的断层面倾角为52.5°,与前人的结果有较好的一致性,在此基础上对大地测量形变观测给出合理的阐释,从而证明了本文方法的有效性。      

断层类型对高烈度区分布的影响研究

本文收集整理了1966年以来震级大于等于6.5的破坏性地震的震害资料,通过分析历史震例数据将6.5—7.9级地震的Ⅷ度及以上烈度区和8级及以上地震的Ⅸ度及以上烈度区定义为高烈度区。研究了不同类型地震高烈度区的分布特点,并给出了不同类型地震震级与高烈度区长短轴之间的拟合关系。分析结果表明:(1)走滑型地震高烈度区分布基本为比较对称的椭圆,这可能与走滑断层作用的应力是来自两旁的剪切力,其两盘顺断层面走向相对移动,而无上下垂直移动有关;(2)倾滑型地震高烈度区分布不一定对称,具体分布受断层两侧以及断层本身介质的物理性质影响;(3)褶皱类型地震的高烈度区分布特点要根据地震的断层位错和地震时褶皱隆起两方面的信息具体分析。     

喜马拉雅地区与天山地区地壳强地震的孕震因素探讨

利用哈佛大学GCMT数据中心和前人积累的历史地震资料(1962~2016年M W>4.0地震)以及Crust2.0地壳结构统计分析了喜马拉雅地区、天山地区的地壳区域构造与地震活动间的相关性。此外,利用GFZ地学研究中心提供的静态卫星重力模型GGM03S/EGM2008和地形模型Topo计算了2个地区的各类重力异常场,同时还模拟了不同地壳弹性参数下的重力异常场,结果表明喜马拉雅地区重力异常场在水平、垂直方向的梯度特征远大于天山地区的异常特征,且喜马拉雅地区的有效弹性板厚度Te(6~15km)小于天山地区的有效弹性板厚度Te(20~30km)。最后,利用喜马拉雅地区与天山地区的GPS震间三维形变场约束了断层运动模型,结果显示两者主前缘断裂的断层闭锁深度及应力积累状态存在较大的差异。因此认为,造成青藏高原及邻区的边界地壳区域地震活动性差异的动力学因素,与地壳有效弹性板厚度、孕震断层参数及区域应力积累状态等密切相关。     

近场强震记录对汶川地震破裂过程的解释能力研究

选用方位角覆盖较均匀的43个近场强震记录,通过基线校正、积分和滤波后得到速度时程。采用非负最小二乘法和多时间视窗技术,反演了2008年汶川地震破裂过程。研究表明:①所选43个近场台站记录对近乎平行的北川断层南段和彭灌断层的滑动分辨能力不同,所选记录能很好地分辨北川断层南段的滑动,而对彭灌断层的滑动分辨能力要差;②为满足破裂后方区域台站合成记录的第二个波包,北川断层南段或彭灌断层需产生往破裂后方西南侧方向的破裂。综合考虑波形拟合残差及反演结果与地表破裂数据的吻合情况,得到可能的破裂顺序:破裂起始于北川断层南段深部低倾角位置,接着引起彭灌断层破裂,进而引起小鱼洞断层破裂,小鱼洞断层触发北川断层南段高倾角区域发生双侧破裂。     

数字化水准仪应用于跨断层水准测量的性能分析

跨断层水准观测是一种高精度的测量工作,对水准仪的精度、稳定性等方面提出了较高的要求,因此仪器老化所产生的仪器性能衰减成为行业内普遍关注的问题。本文分析了Trimble DiNi12型数字水准仪在整个生命周期中的第1年、第4年和第7年的产出数据,结果表明这种数字水准仪在使用的前期性能衰减快,中后期可保持相对稳定的状态。Trimble DiNi12型数字水准仪与Leica DNA03型数字水准仪分别投入使用的第1年内测段往返测闭合差表明,Trimble DiNi12型水准仪所能达到的实际精度优于Leica DNA03型水准仪。进一步分析可知,Trimble DiNi12型水准仪在稳定性上也有一定优势,这和实际的使用情况相符。     

跨断层形变监测标石地岩土分类探讨

分析了跨断层形变监测标石地岩土分类、地表岩土分类、影响监测场地标石稳定因素以及不同监测标石地监测实例变化等。结果表明：现有监测标石地岩土分类需要完善;重新分类了监测标石地岩土并给出了监测标石命名方法,以期促进跨断层形变监测工作进一步发展。     

汶川M_W7.9地震起始破裂断层几何结构

本文收集使用紫坪铺水库台网记录到的汶川地震主震P波波形资料,利用P波反投影叠加法获取了2008年5月12日汶川M_W7.9地震起始破裂的时空演化过程.通过分析本次大地震起始破裂阶段(0～1s)破裂点在三维空间内的分布特征,确定了本次大地震起始破裂位置及起始破裂断层几何结构模型.得到以下结果:汶川地震起始破裂点位于31.013±0.002°N、103.392±0.002°E,震源深度为8.2±0.4km,发震时刻为2008年5月12日14∶27∶58.80±0.4.汶川地震起始破裂的最佳断层面走向为NE48°,倾向NW35°,起始阶段破裂的深度范围为地下7.5～9km.     

利用模板匹配技术检测米尺度岩石断层黏滑实验中的声发射事件

声发射观测是岩石摩擦实验中研究强震孕育机制的重要观测手段之一.传统的声发射观测以触发记录为主,难以捕捉并提取微弱的声发射信号.近年来天然地震学中发展的模板匹配技术可以在连续波形记录中识别出微弱的事件,大大提升事件检测能力.本文发展了适用于多通道连续记录的声发射信号的模板匹配技术,并将该技术应用于分析米尺度岩石断层黏滑失稳过程.研究结果显示:模板匹配技术识别出的声发射数量约为传统方法识别的5倍,相对完备震级降低约0.3.临近失稳,检测目录完备震级以上声发射率表现出幂律增加的特征,且声发射事件聚集在失稳破裂起始点附近.失稳后,检测目录完备震级以上声发射率表现出幂律衰减,其中失稳后早期表现出较慢的衰减速度.另外,失稳后早期声发射事件表现出随对数时间沿断层迁移的趋势.最后,通过与天然地震学观测的结果对比表明,声发射模板匹配识别技术是研究大尺度岩石摩擦滑动失稳过程中前震和余震时空演化规律的有效手段,该技术助于在方法上为室内实验和野外观测进行融合研究提供思路.